Apa benar mendayung terdapat teori fisikanya?

Olahraga dayung semula dikenal sebagai suatu cara transportasi dan penyelamatan diri selama masa peperangan di laut. Negara-negara seperti Yunani dan Viking dikenal dengan perahu-perahu dayungnya yang dikemudikan oleh banyak pedayung handal (mencapai 30 pedayung dalam 1 perahu). Kegiatan mendayung ini mulai dijadikan suatu bentuk olahraga di River Thames, Inggris. Sejak saat itu olahraga dayung menjadi olahraga paling populer di Inggris. Berbagai perkembangan dalam teknik mendayung ternyata didasari oleh berbagai konsep fisika yang diaplikasikan dalam olahraga ini.

Gambar 1 Perlombaan mendayung sebagai suatu bentuk olahraga

Faktor utama yang paling mempengaruhi kecepatan perahu adalah daya dorong perahu (propulsion). Mekanisme pergerakan perahu dalam air mengikuti Hukum III Newton tentang aksi dan reaksi. Menurut hukum ini, setiap gaya aksi selalu mendapatkan gaya reaksi yang besarnya sama tetapi pada arah yang berlawanan. Dalam proses mendayung, pedayung memindahkan sejumlah massa air ke belakang (gaya aksinya) sebagai reaksinya air akan mendorong perahu maju. Untuk menggerakan perahu dengan massa total (termasuk massa pedayung) 100 kg, dengan kecepatan 1 m/det, kecepatan dayung (kecepatan air yang

dilontarkan) yang dibutuhkan 10 m/det jika massa air tersebut sebesar 10 kg. Atau kecepatan dayungnya 5 m/det jika massa air tersebut 20 kg. Disini kita mempunyai kebebasan menentukan kecepatan dayung kita untuk mencapai kecepatan optimum.

Dalam menentukan kecepatan dayung yang optimum konsep lain yang perlu diperhatikan adalah konsep energi kinetic. Pada kasus 1, besarnya energi yang dibutuhkan adalah 550 Joule, sedangkan energi yang dibutuhkan untuk kasus 2 adalah 300 Joule. Besarnya energi kinetik yang terlibat pada kasus 1

hampir dua kali lipat energi yang terlibat di kasus 2. Hal ini menunjukkan bahwa teknik yang lebih efisien adalah dengan mendayung perlahan tetapi jumlah massa air yang dipindahkan diperbesar. Ini merupakan dasar yang menjadi alasan dipilihnya ukuran ujung dayung yang lebih besar (Hatchet Blade) supaya dapat

memindahkan air dalam jumlah yang lebih banyak (Gambar 2).

Faktor lain yang juga mempengaruhi kecepatan pergerakan perahu adalah hambatan (resistance) akibat gaya tarik (drag) air. Ada tiga macam hambatan drag, yaitu skin drag (karena gesekan antara air dengan perahu), form drag (turbulensi), dan wave drag (hilang energi pada pembentukan ombak). Dari ketiganya, hambatan yang terbesar dihasilkan oleh skin drag. Besarnya hambatan ini sebanding dengan kuadrat kecepatan perahu dan bergantung pada bentuk kerangka perahu. Untuk mendapatkan kecepatan gerak yang konstan (tidak ada

percepatan) diperlukan gaya yang besarnya sama dengan besarnya hambatan tersebut.

Pada suatu pertandingan dayung, kecepatan mendayung dapat bertambah maupun berkurang (semakin cepat atau semakin lambat) selama pertandingan berlangsung. Analisa menggunakan konsep fisika menunjukkan bahwa perubahan kecepatan sangat tidak efektif dalam hal penggunaan energi. Ada persepsi yang menganggap bahwa untuk dapat memenangkan pertandingan, kecepatan mendayung harus ditingkatkan saat garis finish semakin dekat. Misalnya pada menit pertama kecepatan mendayung adalah 4 m/det. Kecepatan ini kemudian ditingkatkan menjadi 6 m/det pada menit yang kedua. Selama dua menit tersebut jarak yang ditempuh adalah 600 m. Total kerja yang dilakukan adalah 1680 Joule. Jarak yang sama sebenarnya dapat pula ditempuh oleh perahu yang sama tanpa perubahan kecepatan selama dua menit tersebut (misalnya kecepatan konstan pada 5 m/s selama dua menit). Kerja yang harus dilakukan pada sistem yang bergerak dengan kecepatan konstan ini adalah 15000 Joule. Ilustrasi ini menunjukkan bahwa penggunaan kecepatan yang konstan sepanjang lintasan merupakan teknik yang lebih efektif karena membutuhkan kerja (dan daya) yang lebih sedikit untuk menempuh jarak yang sama. Pertambahan kecepatan di saatsaat akhir menjelang finish hanya menghasilkan kelelahan yang lebih bagi para pedayung karena kerja yang harus dilakukan lebih besar. 

referensi dari :

http://www.yohanessurya.com/download/penulis/Olahraga_06.pdf

http://poojetz.files.wordpress.com/2011/01/dayung2.jpg

Renang dengan fisika, mungkinkah?

Apakah berenang butuh fisika? 

Kalau tanya para juara dunia renang, pasti mereka jawab, ya! Gimana nggak butuh,  bayangin aja dalam waktu 40 tahun terakhir ini, fisika (dan teknologi) telah membantu memecahkan berbagai rekor dunia renang secara fantastis. Misalnya dalam lomba 100 meter, rekor dunia renang turun sebesar 7,36 detik (dari 55,2 detik  tahun 1960 atas nama perenang Australia John Devitt ke 47,84 detik tahun 2000 atas nama perenang Belanda Pieter van den Hoogenband)! Bandingkan  dengan  lari 400 meter yang hanya turun sebesar 1,72 detik (dari 44,9 tahun 1960 Otis Davis Amrik ke 43,18 detik tahun 1999 Michael Johnson Amrik).  Gimana sih fisika membantu para perenang ini? Ikuti tulisan ini yuk... 

Gesekan atau Hambatan air

            Hal utama yang  menghambat para perenang untuk berenang lebih cepat adalah hambatan air. Hambatan air ini sangat menghabiskan energi perenang, menyebabkan  orang mengeluarkan tenaga 5 kali lipat lebih besar untuk berenang dibandingkan untuk  berlari. Pertarungan tingkat dunia untuk memecahkan rekor berenang, sekarang lebih dititik-beratkan pada pertarungan bagaimana mengatasi hambatan air. 

Apa penyebab hambatan air?

Hambatan air disebabkan pola aliran air (termasuk turbulensi, kocakan air akibat gerakan tangan atau kaki), ombak, dan gesekan permukaan tubuh dengan air. Untuk mengatasi  hambatan air tampaknya kita harus berlajar dari lumba-lumba. Ikan yang sangat lincah ini mampu mengatasi  hambatan hingga efisiensi  80-90%, padahal perenang terbaik dunia hanya bisa mencapai efisiensi 10%.

Apa sih rahasia lumba-lumba? Bisa dicontek?

Lumba-lumba punya bentuk tubuh yang ramping (streamline) sehingga tidak menghasilkan turbulensi  seheboh yang dihasilkan gerakan renang manusia.  Gb. 1a adalah gerakan yang laminar  (mulus) sedangkan Gb.1b gerakan yang menimbulkan  turbulensi (turbulensi ini menghambat gerakan maju).

Untuk mengurangi turbulensi seorang akan berenang dengan tubuh sedatar mungkin dengan permukaan (Gb. 2a). Tetapi sayang cara ini mengurangi gerakan maju (karena tangan tidak terlalu bebas bergerak). Gb. 2b memberikan keleluasaan tangan untuk bergerak tetapi menimbulkan turbulensi. Seorang perenang profesional macam Matt Biondi, tahu bagaimana mengkombinasikan posisi tubuh dan gerak tangan  sehingga dapat meluncur lebih cepat dan meraih 5 medali emas dalam olimpiade tahun 1988 di Seoul.

Selain itu permukaan kulit lumba-lumba sangat licin sehingga gesekan dengan air juga sangat kecil. Pakaian renang  Speedo menyontek konsep ini. Pakaian ini  bisa mengurangi gesekan  semaksimal mungkin (lintasan renang sejauh 100 m dapat dilalui 1 detik lebih cepat jika menggunakan pakaian renang ini). Bahkan untuk lebih lincah lagi bergerak di air,   banyak perenang yang mencukur seluruh rambut tubuhnya (Wah, jadi botak dong!). Perenang cewek berusaha agar tubuhnya streamline (ramping) dan menjaga agar payudaranya tidak terlalu besar (payudara yang besar akan memberikan hambatan yang lebih besar... nah sekarang kan tahu jawaban  pertanyaan mahasiswa di atas...) 

Suhu (temperatur) air kolam renang juga harus diperhatikan. Semakin dingin air, semakin kental dan semakin besar gesekannya (pengurangan suhu  5-6 derejat Celcius menyebabkan kekentalan air naik hingga  12%). Itu sebabnya kolam renang internasional menjaga temperatur airnya sekitar 25-27 derajat Celcius untuk mengantisipasi hal ini. Hmm… hangat…!!!

Hukum Newton

Mark Spitz perenang legendaris   dari Amrik  tahu menggunakan hukum Newton.  Ketika Mark menggerakan tangan mendorong air ke belakang, menurut hukum Newton III air akan bereaksi mendorong Mark ke depan. Hal yang sama terjadi ketika Mark menendang air, air akan mendorong Mark melaju ke depan. Kombinasi yang baik antara gerakan  tangan dan kaki (seperti lumba-lumba menggerakan ekor dan tubuhnya) dapat   memberikan gaya dorong yang besar sehingga Mark Spitz dapat melaju merebut 7 medali emas olimpiade di Munich tahun 1972.

Hal lain yang berkenaan dengan Hukum Newton dilakukan oleh perenang hebat Australia Ian Thorpe yang dijuluki “the Australian superfish”. Saat hendak berbalik arah, perenang muda yang masih berumur 20 tahun ini,  akan  menendang dinding kolam sekeras mungkin. Ian yang meraih 6 medali emas dalam kejuaraan negara persemakmuran di Manchester 2002,  tahu bahwa kalau ia menendang keras maka menurut hukum Newton III, dinding akan memberikan reaksi dan mendorong ia keras ke depan. Semakin keras ia menendang, semakin keras pula dorongan dari dinding itu. Ian diharapkan mampu memecahkan berbagai rekor renang dalam olimpiade 2004 nanti di Athena.  

Kenapa dinding tidak ikut bergerak ketika Ian menendang? Karena massa (berat) dinding kolam jauh lebih besar dari massa Ian. 

Gaya Apung (Buoyancy)

Saat seorang Janet Evans dari Amrik (pemegang rekor wanita 1500 meter gaya bebas, 15 menit 52 detik) berada dalam air, ia menyadari bahwa ia mendapat gaya ke atas (gaya apung). Gaya yang ditemukan oleh Archimedes ini disebabkan oleh adanya perbedaan tekanan air (tekanan hidrostatik) antara bagian bawah dan bagian atas tubuh. Seorang Janet pasti   tahu bahwa besarnya gaya apung ini tergantung  pada  berapa banyak bagian tubuhnya yang berada dalam air. Semakin besar volume  tubuh yang berada dalam air semakin besar gaya apungnya. Seorang gendut umumnya  lebih mudah  terapung karena gaya apungnya lebih besar (volume tubuhnya lebih besar karena kelebihan lemak). 

Gaya apung juga tergantung pada massa jenis (kepekatan) air. Semakin pekat air semakin besar gaya apungnya.  Air di laut mati sangat pekat (massa jenisnya 1,166 kali lebih besar dari  massa jenis air tawar), sehingga orang yang berenang di laut mati tidak akan tenggelam. 

Walaupun gaya apung tidak ada hubungan langsung dengan kecepatan renang, namun gaya apung dapat menghemat energi perenang (dengan gaya apung yang besar , perenang tidak perlu melakukan gerak ekstra untuk mempertahankan diri agar tetap terapung).  Karena itu gaya apung sangat bermanfaat untuk mereka yang berenang jarak jauh. Itu sebabnya perenang jarak jauh umumnya agak gendut dan perlombaannya diadakan di laut seperti menyebrangi selat Inggris.

Terjun

 Hal lain yang perlu diperhatikan perenang untuk memperbaiki rekor renangnya adalah tehnik start. 

Seorang Alexandr Popov (pemegang rekor 50 m gaya bebas dengan 21,64 detik) memilih untuk terjun ke kolam dengan sudut sebesar mungkin, pike dive (Gambar 4b). Gaya ini menyebabkan ombak yang dihasilkan tidak seheboh gaya terjun yang lama (datar, Gb.6a). Dengan pike dive ini tidak banyak turbulensi yang terjadi sehingga memperkecil hambatan. Selain itu, jarak  yang bisa dicapai lebih jauh karena lompatan yang lebih tinggi dari  flat dive (lompatan datar).

Nah asyik kan melihat gimana para  perenang memanfaatkan fisika untuk memecahkan rekor? Pemanfaatan fisika pada olahraga renang tidak stop sampai sini. Saat ini para pelatih renang meminta para fisikawan untuk meneliti  sebenarnya mana yang lebih berperan besar dalam menambah kecepatan renang, hukum Newton ataukah hukum  Bernoulli. Penelitian  juga diarahkan untuk meneliti berbagai konsep fisika dalam gerakan tubuh ikan dan mensimulasikannya sehingga diperoleh tehnik berenang lebih efisien. Kedepannya kita akan semakin sering menyaksikan bagaimana fisika memperbaiki rekor-rekor renang yang ada, tentunya  tanpa bantuan steroid! (olahraga)

referensi dari

http://dolananiwakfisika.blogspot.com/2011/07/renang-dengan-fisika-mungkinkah.html

tentang fisika

Fisika (Bahasa Yunani: φυσικός (physikos), “alamiah”, dan φύσις (physis), “Alam”) adalah sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas. Fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang dan waktu. Fisikawan mempelajari perilaku dan sifat materi dalam bidang yang sangat beragam, mulai dari partikel submikroskopis yang membentuk segala materi (fisika partikel) hingga perilaku materi alam semesta sebagai satu kesatuan kosmos.

Beberapa sifat yang dipelajari dalam fisika merupakan sifat yang ada dalam semua sistem materi yang ada, seperti hukum kekekalan energi. Sifat semacam ini sering disebut sebagai hukum fisika. Fisika sering disebut sebagai “ilmu paling mendasar”, karena setiap ilmu alam lainnya (biologi, kimia, geologi, dan lain-lain) mempelajari jenis sistem materi tertentu yang mematuhi hukum fisika. Misalnya, kimia adalah ilmu tentang molekul dan zat kimia yang dibentuknya. Sifat suatu zat kimia ditentukan oleh sifat molekul yang membentuknya, yang dapat dijelaskan oleh ilmu fisika seperti mekanika kuantum, termodinamika, dan elektromagnetika.

Fisika juga berkaitan erat dengan matematika. Teori fisika banyak dinyatakan dalam notasi matematis, dan matematika yang digunakan biasanya lebih rumit daripada matematika yang digunakan dalam bidang sains lainnya. Perbedaan antara fisika dan matematika adalah: fisika berkaitan dengan pemerian dunia material, sedangkan matematika berkaitan dengan pola-pola abstrak yang tak selalu berhubungan dengan dunia material. Namun, perbedaan ini tidak selalu tampak jelas. Ada wilayah luas penelitan yang beririsan antara fisika dan matematika, yakni fisika matematis, yang mengembangkan struktur matematis bagi teori-teori fisika.

diambil dari

http://pakarfisika.wordpress.com/2007/06/16/apa-itu-fisika/